JPH02110918A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板処理装置に関し、特にウェハ上に塗布及び
選択露光されたフォトレジストパターンを現像する現像
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の現像は以下のようにして行われる。すな
わち、第５図において、カップ３内に設置したチャック
２上にウェハ１を取付け、スピンモータ４の回転を回転
軸４ａを介して該チャック２に伝え、前記ウェハ１を回
転させながら、薬液ノズル５より該ウェハ１の表面へ現
像用の薬液を供給する。ところで、前記薬液ノズル５及
びスピンモータ４は、薬液の供給量及びウェハ１の回転
数を制御する演算制御部２７に接続され、該演算制御部
２７には現像の進行状態を露光部分のレジストの膜減り
量としてモニターする膜厚測定器２６が接続されている
。演算制御部２７は、該膜厚測定器２６によりレジスト
膜が現像により完全に溶解して下地が露出するまでの現
像時間（ブレークスルータイム：　ＢＴＴ）を検出し、
このブレークスルータイムに追加現像の比率に値を乗じ
た時間Ｋ　Ｘ　ＢＴＴを最適な現像時間として決定し、
その間のウェハ１上への薬液の供給量及び該ウェハ１の
回転数を制御して処理を終了させる。

上述した従来技術の装置においては、例えば０ＦＰＲ８
００Ｃのレジストを用いたウェハの現像を行う際に、そ
のレジスト膜厚がレンジで約０．１３４変化した場合に
、レジストパターン線巾の変動は約０．２−程度に制御
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に同一加工線巾のパターンでも、抜きパターン部と
残しパターン部の面積比が異なれば、供給させる現像液
の感度劣化の速度に差が生じ、抜きパターン部のレジス
トが完全に現像されるまでのブレークスルータイムは大
きく変化する。

一方、実際の加工線巾を決定する横方向の現像速度は非
露光部のレジストの膜減り速度と密接な関係にあるが、
これは現像液の感度劣化の影響を受けにくいために、マ
スクパターンの面積比が変化しても大きく変動しない。

すなわち、同一加工線ｌ】のパターンでもマスクパター
ンの面積比が異なれば、抜きパターン部分の縦方向の現
像速度と横方向の現像速度の比が変化するため、ブレー
クスルータイム以後の追加現像時間の比率は変化する。

ところが、上述した従来技術の装置では、抜きパターン
部と残しパターン部の膜減り量の差については考慮せず
、両者の信号を一括してサンプリングするため、非露光
部分のレジストの膜減り量を単独でモニターする手段を
持たず、横方向の現像速度の変化量を推定することがで
きないために追加現像の比率に値を自動的に変化させる
ことができなかった０以上の理由から、同一加工線巾で
もマスクパターンの面積比が異なる製品の現像を行う際
には得られる現像線巾が大きく変動するという問題が発
生していた。

本発明の目的は上記課題を解消した基板処理装置を提供
することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

従来技術の現像装置では最終的な加工線巾と密切な相関
を有する非露光部分のレジストの膜厚変化を単独で測定
する手段を持たず、マスクパターンの面積比に対応して
、レジストのブレークスルーポイントからの追加現像の
比率を変化させることができなかったのに対し１本発明
では従来技術に加えて非露光部のレジストの膜減り量を
単独で測定する手段を付加し、露光パターン部と非露光
パターン部の膜厚測定結果を比較演算することによりブ
レークスルータイム後の追加現像時間の比率を最適化で
きるという相違点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明は選択露光された膜を
表面に有するウェハを高速回転させながら該ウェハ上に
薬液を供給して現像処理を行う基板処理装置において、
ウェハ上のパターンニングされた部分の膜厚を測定する
第１の膜厚測定器と。

露光処理のされていない部分の膜厚を測定する第２の膜
厚測定器と、前記第１及び第２の膜厚測定器からそれぞ
れ出力される測定結果を比較、演算して両者の比を出力
する比較回路と、該比較回路から出力される信号に基づ
いて現像処理時間、薬液の供給量及びウェハの回転数を
制御する演算制御部とを有するものである。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図のウェハ上の膜厚のモニター状態を示す平面図
である。

第１図において、カップ３内に設置したチャック２上に
ウェハ１が取付けられ、該チャック２はスピンモータ４
の回転軸４ａに直結されている。カップ３は、ウェハ１
が出し入れできる開口３ａを有し、該開口３ａの中央に
は薬液ノズル５が前記ウェハ１の回転中心へ向けて設置
され、該薬液ノズル５の右側に第１の膜厚測定器６と第
２の膜厚測定器７とが配置されている。

第１の膜厚測定器６は前記ウェハ１上のパターンニング
された部分へ向けて固定して設置され、第２の膜厚測定
器７は、ガイド１５に沿って移動可能に取付けられてい
る。該ガイド１５には、第２の膜厚測定器７を移動させ
る駆動モータ８が取付けられている。

該駆動モータ８と前記スピンモータ４及び薬液ノズル５
は演算制御部１０に接続され、該演算制御部１０は比較
回路９を介して前記第１．第２の膜厚測定器６，７に接
続されている。３ｂ　、　３ｂは処理後の薬液を排出す
る排液口である。

ウェハ１がチャック２上に載置されると、演算制御部１
０にメモリーされているパターン配列のデータにより駆
動モータ８を制御して第２図に示すように第２の膜厚測
定器７をパターンのない部分。

すなわち非露光部Ａ上に移動させる。チャック２はウェ
ハ１を真空吸着にて固定し、スピンモータ４によりウェ
ハ１を低速から高速回転まで（例えば０〜６０００ｒｐ
ｍ）シーケンシャルに回転させる。薬液ノズル５は回転
している上記ウェハ１上に現像液を供給する。

薬液ノズル５による現像液の供給開始と共に、第１の膜
厚測定器６が露光部Ｂの膜厚のモニターを開始し、第２
の膜厚測定器７が非露光部Ａの膜厚のモニターを開始し
て各時刻における各々の膜厚変化データを比較回路９に
入力する。

比較回路９では、前記第１．第２の膜厚測定器６．７の
膜厚測定結果に基づいて露光部Ｂの抜きパターン部の現
像速度と非露光部Ａのレジストの現像速度及びその比を
演算し、その結果を演算制御部１０に出力する。

この演算は露光部Ｂの抜きパターンが完全に現像される
ブレークスルーポイントまで継続され。

演算制御部１０ではブレークスルーポイントを検出した
時点で、比較回路９からの出力データを積分し、露光部
Ｂと非露光部Ａの現像速度データに基づいて追加現像時
間の比率に値を演算し、ブレークスルータイム（ＢＴＴ
）に比率に値を乗じた時間に×ＢＴＴを最適な全現像時
間として決定し、全現像時間の処理を終了した時点で、
スピンモータ４及び薬液ノズル５ヘフイードバツク制御
を行い、現像液供給の停止及びスピンモータの回転数の
シーケンス変更を指示し、現像シーケンスの全てを終了
させる。

以上本発明の装置を用いることにより、例えば０ＦＰＲ
８００Ｇのレジストを用いた場合で、マスクパターンの
面積比が異なることによるプロセス条件の変更に際して
１例えば塗布膜厚がレンジで約０．１３−変化した場合
でも、線巾の変動を０．１４程度に制御することが可能
となる。

（実施例２） 第３図は本発明の第２の実施例を示す縦断面図。

第４図はその説明図である。

非露光部Ａの現像進行状態をモニターする場合、そのモ
ニターポイントはウェハ１のシミツトレイアウトの制約
を受けるため、ウェハ外周付近でモニターせざるを得な
い。しかし、ウェハの半径方向での現像バラツキが著し
いウェハでは、ウェハ外周部に位置する非露光部Ａのモ
ニターポイントとそれよりウェハ中心よりに位置する露
光部Ｂのモニターポイントでは現像バラツキの影響のた
め、実施例１の方法では正確な相関が得られず、高精度
の制御ができないことがある。

本実施例は、上述のような問題点に対応すべく、ウェハ
面内の現像バラツキに起因するモニター信号の相関ずれ
を補正する機能を第１の実施例の装置に付加したもので
ある。すなわち、第３図に示すように、前記第１．第２
の膜厚測定器６，７から出力された信号を前記比較回路
１２に伝える信号経路とは別に、該第１．第２の膜厚測
定器６，７と該比較回路１２間に天測定信号の相関すれ
を補正する補正用比較回路１１が接続されている。

本実施例においては、ウェハ１がチャック２上に載置さ
れると、第４図に示すように第２の膜厚測定器７は矢印
１３の方向に駆動モータ８により移動し、露光部Ｂ上で
第１の膜厚測定器６と同一のウェハ１の径方向上に停止
される。

続いて現像処理が開始されると、第１の膜厚測定器６は
ウェハ１の中心より露光部Ｂを、第２の膜厚測定器７は
ウェハ１の外周よりの露光部Ｂをモニターする。補正用
比較回路１１は両膜厚測定器６．７のモニター信号を一
定時間入力し、ウェハ面内の現像バラツキに起因するモ
ニター信号の相関ずれを補正する。

補正用比較回路１１によるモニター信号の相関ずれ補正
が終了すると、第２の膜厚測定器７は矢印１４の方向に
駆動され、非露光部Ａ内のモニターポイントに移動し、
第１の膜厚測定器６によりブレークスルーポイントが検
出されるまで非露光部Ａの膜厚変化量をモニターし、第
１．第２の膜厚測定器６，７及び補正用比較回路１１に
メモリーされたデータを比較回路１２により演算し、補
正後の現像速度及びその比を演算制御部１０に出力する
。

ブレークスルーポイント検出後は、実施例１と同様に演
算制御部１０からの制御信号により決定される最適な現
像時間分だけ追加処理が施されたのち、すべての現像シ
ーケンスが終了される。

本実施例に示すように、補正後の現像速度及びその比を
演算制御部１０に出力することにより、より最適な現像
時間を決定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は最終的なパターン線巾を決
定する非露光部分のレジストの現像速度をモニターする
手段と、露光パターン部分のレジストの現像速度をモニ
ターする手段の両方を有し、この速度比を演算する比較
回路と、比較回路の出力に応じてレジストのブレークス
ルータイム以後の追加現像時間の比率を最適値に自動設
定することができるため、所要とするマスクパターンの
抜きパターン部の面積と残しパターン部の面積比が大き
く異なる製品に対しても現像時間をそれぞれ最適化する
ことができ、現像線巾の変動を小さくする効果がある。

また今後の少量多品種化に対しても条件出し工数の低減
等が十分に期待でき、現像工程の能力を大巾に改善でき
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図のウェハ上の膜厚のモニター状態を示す平面図
、第３図は本発明の第２の実施例を示す縦断面図、第４
図は第３図のウェハ上の膜厚のモニター状態を示す平面
図、第５図は従来例を示す縦断面図である。 １・・・ウェハ　　　　　　　２・・・チャック３・・
・カップ　　　　　　　４・・・スピンモータ４ａ・・
・回転軸　　　　　　　５・・・薬液ノズル６・・・第
１の膜厚測定器 ８・・・駆動モータ １０・・・演算制御部 １５・・・ガイド ７・・・第２の膜厚測定器 ９．１２・・比較回路 １１・・・補正用比較回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）選択露光された膜を表面に有するウェハを高速回
   転させながら該ウェハ上に薬液を供給して現像処理を行
   う基板処理装置において、ウェハ上のパターンニングさ
   れた部分の膜厚を測定する第１の膜厚測定器と、露光処
   理のされていない部分の膜厚を測定する第２の膜厚測定
   器と、前記第１及び第２の膜厚測定器からそれぞれ出力
   される測定結果を比較、演算して両者の比を出力する比
   較回路と、該比較回路から出力される信号に基づいて現
   像処理時間、薬液の供給量及びウェハの回転数を制御す
   る演算制御部とを有することを特徴とする基板処理装置
   。